翅片管式换热器内的积灰模拟开题报告

1. 研究目的与意义

积灰是存在于动力、机械、化工等行业的一个普遍问题，在余热锅炉的设计与运行中出现的腐蚀、积灰等问题，不仅增加了检修的费用与工作量，而且使得预期的节能目标不能实现，直接影响换热器的经济性和安全运行。通过对翅片管式换热器积灰机理的分析，提出相应防止积灰的措施，以此提高余热回收率，进而促进能源的节约，为企业创造更多的经济价值，贯彻节能环保发展的理念。因此，加强换热器表面积灰机理的研究对提高能源的利用率和可持续发展具有重要的意义。

2. 国内外研究现状分析

在积灰实验方面，国内外科研人员通过仪器检测（X射线衍射分析仪、扫描式电子显微镜等）、实验分析（如：杨善让等通过管式换热器受热面积灰实验，分析了烟气流速、颗粒直径和飞灰浓度对颗粒积灰的影响）等手段对换热器表面的积灰过程以及灰污状态进行了研究。通过实验，研究人员们掌握了煤灰的形成、灰污沉积机理和灰污增长等规律。在积灰模拟方面，科研学者同样也取得了较大的突破。依次提出单因素判别法、多项指标综合判别法（包括综合指数法、模糊数学法等）研究灰污沉积模型。近年来数值模拟成为国内外科学家研究的热点，科学家们建立了大量的数学模型，如：袁晓豆等对气固两相流绕流H型翅片管进行了冷态数值模拟；Lee等基于燃烧理论和流体动力学远离建立了煤灰的结渣率数值模拟模型，使得灰污沉积和增长模型进一步向纵深方向发展，为余热回收提供指导和服务。

3. 研究的基本内容与计划

对翅片管式换热器积灰结渣特征、机理建模的发展历程研究现状和存在的问题等进行分析，重点以换热器表面松散型积灰为对象，研究沉积体的结构特征、积灰机理模型等。

1~2周：了解相关工业换热器的积灰与灰污防治现状。（阅读相关文献）

3~5周：学习相关的积灰机理，学习气固两相流模拟软件fluent。

4. 研究创新点

基于数值模拟研究影响颗粒沉积体结构形貌的因素。根据计算流体力学基本理论，数值模拟翅片管换热器内含灰流体的流动，最后采用Fluent软件分别模拟光管和翅片管换热器管束上的积灰增长过程，对比分析得出翅片管积灰模型。